Строка 3:
Строка 3:
== Причины образования ==
== Причины образования ==
Рельс длиной l, нагретый на Δt, удлинился бы на величину λ<sub>t</sub>:
Рельс длиной l, нагретый на Δt, удлинился бы на величину λ<sub>t</sub>:
−
:<math>\lambda_t=\alpha l\Delta t</math>,
+
[[Файл:tpv.jpg|left]]
где α = 11,8·10<sup>-6</sup> °C<sup>-1</sup> — коэффициент температурного расширения стали.
где α = 11,8·10<sup>-6</sup> °C<sup>-1</sup> — коэффициент температурного расширения стали.
Однако удлинению рельса препятствуют сила трения в накладках стыка и силы сопротивления в опорах. Для упрощения расчётов силы сопротивления в опорах заменяются погонным сопротивлением p – суммой сил сопротивления, отнесённой к длине участка. В рельсе образуется деформация сжатия:
Однако удлинению рельса препятствуют сила трения в накладках стыка и силы сопротивления в опорах. Для упрощения расчётов силы сопротивления в опорах заменяются погонным сопротивлением p – суммой сил сопротивления, отнесённой к длине участка. В рельсе образуется деформация сжатия:
−
:<math>\lambda_\sigma=\frac{P_H l}{EF}</math>,
+
[[Файл:tpv2.jpg|left]]
где P<sub>H</sub> – сила сопротивления в стыке;<br />
где P<sub>H</sub> – сила сопротивления в стыке;<br />
E = 2,06·10<sup>5</sup> МПа — модуль упругости рельсовой стали;<br />
E = 2,06·10<sup>5</sup> МПа — модуль упругости рельсовой стали;<br />
Строка 13:
Строка 13:
Приравнивая λ<sub>t</sub>=λ<sub>σ</sub>, получаем температурный перепад, при котором преодолевается сила трения в накладках:
Приравнивая λ<sub>t</sub>=λ<sub>σ</sub>, получаем температурный перепад, при котором преодолевается сила трения в накладках:
−
:<math>\alpha l\Delta t=\frac{P_H l}{EF}</math>,
+
[[Файл:tpv3.jpg|left]]
отсюда
отсюда
−
:<math> \Delta t=\frac{P_H}{\alpha EF}</math>
+
[[Файл:tpv4.jpg|left]]
На концах рельса появятся подвижные участки длиной l<sub>t</sub>, которые по мере возрастания температурного перепада будут увеличиваться, а в середине рельс останется неподвижным. Сила, препятствующая удлинению рельса:
На концах рельса появятся подвижные участки длиной l<sub>t</sub>, которые по мере возрастания температурного перепада будут увеличиваться, а в середине рельс останется неподвижным. Сила, препятствующая удлинению рельса:
−
:<math>P=P_H+pl_t</math>.
+
[[Файл:tpv5.jpg|left]]
Если годовые температурные деформации рельсов превышают наибольшие конструктивные зазоры (21 мм для Р50 и 23 мм для Р65 и Р75), то зимой зазоры растягиваются, и возникает опасность среза стыковых болтов, а летом зазоры замыкаются, и возникает торцевое давление рельсов друг на друга. При этом в рельсе могут возникать значительные сжимающие силы, которые при неблагоприятных обстоятельствах могут привести к нарушению устойчивости пути — температурному выбросу.
Если годовые температурные деформации рельсов превышают наибольшие конструктивные зазоры (21 мм для Р50 и 23 мм для Р65 и Р75), то зимой зазоры растягиваются, и возникает опасность среза стыковых болтов, а летом зазоры замыкаются, и возникает торцевое давление рельсов друг на друга. При этом в рельсе могут возникать значительные сжимающие силы, которые при неблагоприятных обстоятельствах могут привести к нарушению устойчивости пути — температурному выбросу.
Строка 26:
Строка 26:
В [[Бесстыковой путь|бесстыковом пути]] удлиняются или укорачиваются только концы рельсовых плетей, средняя часть плети остаётся неподвижной. Возникающее в неподвижной части рельса напряжение σ не зависит от типа и длины рельса.
В [[Бесстыковой путь|бесстыковом пути]] удлиняются или укорачиваются только концы рельсовых плетей, средняя часть плети остаётся неподвижной. Возникающее в неподвижной части рельса напряжение σ не зависит от типа и длины рельса.
−
:<math>\sigma=\frac{P}{F}=\alpha E\Delta t </math>.
+
[[Файл:tpv6.jpg|left]]
Изменение температуры рельса на 1 ℃ вызывает изменение напряжения на 2,5 МПа. Для сравнения, при движении подвижного состава растягивающие напряжения в рельсе достигают 100—140 МПа, сжимающие — 120—160 МПа.
Изменение температуры рельса на 1 ℃ вызывает изменение напряжения на 2,5 МПа. Для сравнения, при движении подвижного состава растягивающие напряжения в рельсе достигают 100—140 МПа, сжимающие — 120—160 МПа.